JPH0374012B2 - - Google Patents

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JPH0374012B2
JPH0374012B2 JP58162350A JP16235083A JPH0374012B2 JP H0374012 B2 JPH0374012 B2 JP H0374012B2 JP 58162350 A JP58162350 A JP 58162350A JP 16235083 A JP16235083 A JP 16235083A JP H0374012 B2 JPH0374012 B2 JP H0374012B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/026Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets protecting methods against environmental influences, e.g. oxygen, by surface treatment

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 この発明は、R(RはYを含む希土類元素のう
ち少なくとも1種)、B、Feを主成分とする永久
磁石に係り、R−Fe−B系永久磁石体表面に耐
酸化めつき層を被覆して耐酸化性を改善した希土
類・鉄・ボロン系永久磁石に関する。 従来の技術 永久磁石材料は、一般家庭の各種電気製品か
ら、大型コンピユータの周辺端末機器まで、幅広
い分野で使用される極めて重要な電気・電子材料
の一つである。近年の電気・電子機器の小形化、
高効率化の要求にともない、永久磁石材料は益々
高性能化が求められるようになつた。 現在の代表的な永久磁石材料は、アルニコ、ハ
ードフエライトおよび希土類コバルト磁石であ
る。近年のコバルトの原料事情の不安定化に伴な
い、コバルトを20〜30wt%含むアルニコ磁石の
需要は減り、鉄の酸化物を主成分とする安価なハ
ードフエライトが磁石材料の主流を占めるように
なつた。 一方、希土類コバルト磁石はコバルトを50〜
60wt%も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含ま
れていないSmを使用するため大変高価であるが、
他の磁石に比べて、磁気特性が格段に高いため、
主として小型で付加価値の高い磁気回路に多用さ
れるようになつた。 そこで、本発明者は先に、高価なSmやCoを必
ずしも含有しない新しい高性能永久磁石としてR
−Fe−B系(RはYを含む希土類元素のうち少
なくとも1種)永久磁石を提案した(特願昭57−
145072号)。 このR−Fe−B系永久磁石は、RとしてNdや
Prを中心とする資源的に豊富な軽希土類を用い、
Feを主成分として25MGOe以上の極めて高いエ
ネルギー積を示すすぐれた永久磁石である。 発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のすぐれた磁気特性を有す
るR−Fe−B系永久磁石は主成分として、空気
中で酸化し次第に酸化物を生成し易い希土類元素
及び鉄を含有するため、R−Fe−B系永久磁石
を磁気回路に組込んだ場合に磁石表面に生成する
酸化物により、磁気回路の出力低下及び磁気回路
間のばらつきを惹起し、また、表面に生成した酸
化物の脱落による周辺機器への汚染の問題があつ
た。 この発明は、新規なR−Fe−B系永久磁石の
耐酸化性を改善した希土類・ボロン・鉄を主成分
とする永久磁石の提供を目的としている。 課題を解決するための手段 この発明は、 R(但しRはYを含む希土類元素のうち少なく
とも1種)8原子%〜30原子%、 B2原子%〜28原子%、 Fe42原子%〜90原子%を主成分とし、主相が
正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸化めつき
層を被覆してなることを特徴する永久磁石であ
る。 作 用 この発明は、R−Fe−B系永久磁石表面に生
成する酸化物を抑制するため、該永久磁石表面に
強固かつ化学的に安定な耐酸化性めつき層を形成
するものである。 したがつて、この発明の永久磁石は、Rとして
NdやPrを中心とする資源的に豊富な軽希土類を
主に用い、Fe、B、Rを主成分とすることによ
り、25MGOe以上の極めて高いエネルギー積、
並びに高残留磁束密度、高保磁力を有し、かつ高
い耐酸化性を有するすぐれた永久磁石を安価に得
ることができる。 組成限定理由 この発明の永久磁石に用いる希土類元素Rは、
イツトリウム(Y)を包含し軽希土類及び重希土類を
包含する希土類元素であり、これらのうち少なく
とも1種、好ましくはNd、Pr等の軽希土類を主
体として、あるいはNd、Pr等との混合物を用い
る。 すなわち、Rとしては、 ネオジム(Nd)、プラセオジム(Pr)、 ランタン(La)、セリウム(Ce)、 テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、 ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、 ユウロビウム(Eu)、サマリウム(Sm)、 ガドリニウム(Gd)、プロメチウム(Pm)、 ツリウム(Tm)、イツテルビウム(Yb)、 ルテチウム(Lu)、イツトリウム(Y)が包含
される。 また通例、Rのうち1種をもつて足りるが、実
用上は2種以上の混合物(ミツシユメタル、ジジ
ム等)を入手上の便宜等の理由により用いること
ができ、Sm、Y、La、Ce、Gd等は他のR、特
にNd、Pr等との混合物として用いることができ
る。 なお、このRは純希土類元素でなくてもよく、
工業上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を
含有するものでも差支えない。 Rは、新規なR−Fe−B系永久磁石における
必須元素であつて、8原子%未満では結晶構造が
a一鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高磁
気特性、特に高保磁力が得られず、30原子%を越
えるとRリツチな非磁性相が多くなり、残留磁束
密度(Br)が低下してすぐれた特性の永久磁石
が得られない。よつて、Rは8原子%〜30原子%
の範囲とする。 Bは、新規なR−Fe−B系永久磁石における
必須元素であつて、2原子%未満では菱面体組織
となり、高い保磁力(iHc)は得られず、28原子
%を越えるとBリツチな非磁性相が多くなり、残
留磁束密度(Br)が低下するため、すぐれた永
久磁石が得られない。よつて、Bは2原子%〜28
原子%の範囲とする。 Feは、新規なR−Fe−B系永久磁石において
必須元素であり、42原子%未満では残留磁束密度
(Br)が低下し、90原子%を越えると高い保磁力
が得られないので、Feは42原子%〜90原子%の
含有とする。 また、この発明による永久磁石用合金におい
て、Feの一部をCoで置換することは、得られる
磁石の磁気特性を損うことなく温度特性を改善す
ることができるが、Co置換量がFeの50%を越え
ると、逆に磁気特性が劣化するため、好ましくな
い。 また、この発明による永久磁石は、R、B、
Feの他、工業的生産上不可避的不純物の存在を
許容できるが、Fe又はBの一部を4.0原子%以下
のC、3.5原子%のP、2.5原子%以下のS、3.5原
子%以下のCuのうち少なくとも1種、合計量で
4.0原子%以下で置換することにより、永久磁石
の製造性の改善、低価格化が可能である。 また、下記添加元素のうち少なくとも1種は、
R−Fe−B系永久磁石に対してその保磁力等を
改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があ
るため添加する。 しかし、保磁力改善のための添加に伴ない残留
磁束密度(Br)の低下を招来するので、従来の
ハードフエライト磁石の残留磁束密度と同等以上
となる範囲での添加が望ましい。 9.5原子%以下のAl、4.5原子%以下のTi、9.5
原子%以下のV、8.5原子%以下のCr、8.0原子%
以下のMn、5原子%以下のBi、12.5原子%以下
のNb、10.5原子%以下のTa、9.5原子%以下の
Mo、9.5原子%以下のW、2.5原子%以下のSb、
7原子%以下のGe、3.5原子%以下のSn、5.5原子
%以下のZr、5.5原子%以下のHfのうち少なくと
も1種を添加含有、但し、2種以上含有する場合
は、その最大含有量は当該添加元素のうち最大値
を有するものの原子百分比%以下の含有させるこ
とにより、永久磁石の高保磁力化が可能になる。 この発明のR−Fe−B系永久磁石において、
結晶相は主相が正方晶であることが不可欠であ
り、特に微細な均一な合金粉末を得て、すぐれた
磁気特性を有する焼結永久磁石を作製するのに効
果的である。 また、この発明の永久磁石用合金は、焼結磁石
の場合には粒径が1〜100μmの範囲にある正方
晶系の結晶構造を有する化合物を主相とするもの
で、体積比で1%〜50%の非磁性相(酸化物相を
除く)を含むことを特徴とする。 また、この発明の永久磁石は、磁場中プレス成
型することにより磁気的異方性磁石が得られ、ま
た、無磁界中でプレス成型することにより、磁気
的等方性磁石を得ることができる。 耐酸化性めつき層 この発明における耐酸化性めつき層は、Ni、
Cu、Zn等の耐酸化性を有する金属または合金の
めつき、あるいはこれらの複合めつきであればよ
く、めつき処理方法としては、無電解めつきまた
は電解めつき、あるいは前記めつきの併用による
方法でもよい。また、この発明における耐酸化性
めつき層は、本永久磁石合金の磁気特性には何等
の影響を与えない。 また、耐酸化性めつき層の厚みは、25μmを越
える厚みではめつき膜の強度が劣化するととも
に、製品の寸法精度を得ることが困難になり、か
つめつき処理時間に長時間を要し、コスト的にも
好ましくないため、めつき層厚みは25μm以下が
好ましい 例えば、耐酸化性めつき層がCu下地、Niめつ
き、あるいはNi無電解めつき下地、Ni電解めつ
き等の複合めつきの場合は5μm〜15μm厚み、 Niめつき及びCuめつきの場合は5μm〜15μm
厚み、Znめつきの場合は5μm〜15μm厚みのめつ
き層のとき、耐酸化性はもちろん強度及びコスト
面からも最も好ましい。 永久磁石特性 この発明による永久磁石は、保磁力iHc≧
1kOe、残留磁束密度Br>4kGを示し、最大エネ
ルギー積(BH)maxはハードフエライトと同等
以上となり、最も好ましい組成範囲では、(BH)
max≧10MGOeを示し、最大値は25MGOe以上
に達する。 また、この発明の永久磁石用合金粉末のRの主
成分がその50%以上を軽希土類金属が占める場合
で、R12原子%〜20原子%、B4原子%〜24原子
%、Fe65原子%〜82原子%を主成分とするとき、
焼結磁石の場合に最もすぐれた磁気特性を示し、
特に軽希土類金属がNdの場合には、(BH)max
はその最大値が33MGOe以上に達する。 実施例 以下に、この発明による実施例を示しその効果
を明らかにする。 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、B19.4
%を含有し残部はFe及びAl5.3%、Si0.7%、
C0.03%等の不純物からなるフエロボロン合金、
純度99.7%以上のNdを使用し、これらを高周波
溶解し、その後水冷銅鋳型に鋳造した。(ただし、
出発原料の純度は重量で示す。) その後、インゴツトをスタンプミルにより35メ
ツシユスルーまでに粗粉砕し、次にボールミルに
より3時間粉砕し粒度3〜10μmの微粉末を得
た。 この微粉末を金型に挿入し、10kOeの磁界中で
配向して1.5t/cm2の圧力で成形した。 得られた成形体を、1100℃、1時間、Ar中の
条件で焼結し、その後放冷し、さらにAr中で600
℃、2時間の時効処理を施して、この発明による
永久磁石を作製した。 このときの成分組成は、15Nd−8B−77Feであ
つた。 得られた永久磁石から15mm×10mm×6mm寸法に
試験片を切り出し、各試験片に第1表に示すめつ
き条件でめつき処理した。めつき後の各試験片の
磁気特性、耐酸化性、接着強度を測定した結果を
第2表に示す。 耐酸化性は、上記試験片を60℃の温度、90%の
湿度の雰囲気に3日間放置した場合の試験片の酸
化増量、酸化膜厚をもつて評価した。なお、酸化
膜厚みは酸化膜の最大厚みで表わしてある。 また、接着強度は、めつき処理後の上記試験片
を保持板にアラルダイトAW−106(商品名)なる
接着剤で接着した後、試験片にアムスラー試験機
により剪断力を加えて、単位面積当りの接着強度
を測定した。 なお、第3表に比較のため、本発明の実施例と
同一成分の無めつき試験片を用い、酸化試験とし
て上記と同一の60℃、湿度90%の雰囲気中に、1
日間、2日間、3日間放置し、耐酸化性を各試験
片の酸化増量及び酸化膜厚みで評価してある。
【表】
【表】
【表】 発明の効果 実施例より明らかなように、比較例の無めつき
試験片は短期間の酸化試験で磁石体の表面に酸化
被膜が生成し、時間の経過とともに酸化が内部に
進行し、その結果、磁気特性が劣化したことを確
認した。また、磁気回路に組込まれた比較例磁石
の酸化に伴なう酸化被膜の増大は、磁気回路の空
〓を益々狭くし、最終的には前記空〓部は0とな
り、磁気回路の出力低下、さらには作動困難を来
たすこととなる。 これに対して、この発明によるR−Fe−B系
永久磁石は、接着強度の高い耐酸化性めつき層を
有するため、第2表に示す如く、耐酸化性にすぐ
れていることが明らかである。従つて、この発明
による耐酸化性めつき層を有するR−Fe−B系
永久磁石を磁気回路等に組込んだ場合、出力特性
の安定化及び信頼性の向上にきわめて有効であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 R(但しRはYを含む希土類元素のうち少な
    くとも1種)8原子%〜30原子%、 B2原子%〜28原子%、 Fe42原子%〜90原子%を主成分とし、 主相が正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸
    化めつき層を被覆してなることを特徴とする永久
    磁石。
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